RU89523U1 - INSTALLATION OF PROCESSING OF SOLID HYDROCARBON RAW MATERIALS - Google Patents
INSTALLATION OF PROCESSING OF SOLID HYDROCARBON RAW MATERIALS Download PDFInfo
- Publication number
- RU89523U1 RU89523U1 RU2009124559/22U RU2009124559U RU89523U1 RU 89523 U1 RU89523 U1 RU 89523U1 RU 2009124559/22 U RU2009124559/22 U RU 2009124559/22U RU 2009124559 U RU2009124559 U RU 2009124559U RU 89523 U1 RU89523 U1 RU 89523U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- light
- reactor
- raw materials
- processor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
1. Установка переработки твердого углеводородного сырья, включающая блоки подготовки, блоки нагрева сырья, блоки получения конечных продуктов, отличающаяся тем, что в установку включен блок мелкодисперсного размельчения твердого углеводородного сырья, в установку дополнительно включен блок предварительного нагрева молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред, обогащенных водородом, например, природного или попутного газа, газа и легких фракций нефтепереработки и нефтехимии, в частности газа и легких фракций, получаемых в процессе переработки по данной полезной модели, в установку включен реактор-процессор переработки, в котором углеводородные гранулы или порошок размельченного сырья приводятся в непосредственное взаимодействие с потоком молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред, обогащенных водородом для реакции с нагретым и/или крекируемым сырьем, причем в реакторе-процессоре происходит и крекинг легких углеводородов с образованием легких радикалов, которые являются катализаторами процесса деструкции сырья, легкие продукты реакции непрерывно выводят из зоны реакции и используют в блоках получения товарных продуктов для выработки легких товарных продуктов, а реактор-процессор переработки совмещен с блоком нагрева и/или крекинга сырья в одном аппарате. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в установку включен блок очистки легких продуктов реакции от вредных примесей, а также блоки охлаждения и конденсации продуктов реакции. ! 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в установку включено устройство перемешивания частиц (гранул) твердого углеводородного сырья 1. Installation for processing solid hydrocarbon raw materials, including preparation blocks, heating blocks for raw materials, blocks for obtaining final products, characterized in that the unit includes a block of finely divided solid hydrocarbons, the unit also includes a block for preheating of molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen, for example, natural or associated gas, gas and light fractions of the oil refining and petrochemicals, in particular gas and light fractions obtained during processing according to this utility model, a processing reactor-processor is included in the installation, in which hydrocarbon granules or powder of crushed raw materials are brought into direct interaction with a stream of molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen for reaction with heated and / or cracked raw materials moreover, cracking of light hydrocarbons with the formation of light radicals, which are catalysts for the degradation of raw materials, occurs in the reactor-processor, light products cations are continuously withdrawn from the reaction zone and used in commercial product units for producing light commercial products, and the processing reactor-processor is combined with the heating and / or cracking unit of the raw materials in one apparatus. ! 2. The installation according to claim 1, characterized in that the installation includes a unit for cleaning light reaction products from harmful impurities, as well as cooling and condensation units for the reaction products. ! 3. Installation according to claim 1, characterized in that the device includes a device for mixing particles (granules) of solid hydrocarbon feedstocks
Description
Полезная модель относится к химической, а также к топливно-энергетической промышленности, а конкретно к области переработки твердого углеводородного сырья (например, угля, сланца, продуктов растительного происхождения и других твердых углеводородных сред), в дальнейшем сырье, и может быть использована в производстве углеводородного топлива и химической продукции. Кроме того, применение полезной модели позволяет решать многие экологические проблемы и приводит к улучшению экологической обстановки. Под светлыми целевыми продуктами или фракциями понимаются фракции для дальнейшей переработки и получения легких целевых товарных продуктов с температурой конца кипения преимущественно до 350-360°С, содержащие топливные, т.е. наиболее дорогие газовые, бензиновые, керосиновые и дизельные фракции, а также продукты для нефтехимических и химических производств. В дальнейшем - легкие целевые фракции или продукты, из которых при окончательной переработке получают легкие целевые товарные продукты (сжиженный газ, бензин, дизельное топливо, продукты нефтехимии и другие легкие полезные продукты).The utility model relates to the chemical, as well as to the fuel and energy industry, and specifically to the field of processing of solid hydrocarbon materials (for example, coal, oil shale, plant products and other solid hydrocarbon media), hereinafter raw materials, and can be used in the production of hydrocarbon fuel and chemical products. In addition, the application of the utility model allows solving many environmental problems and leads to an improvement in the environmental situation. Light target products or fractions are understood as fractions for further processing and obtaining light target commercial products with a boiling point mainly up to 350-360 ° C, containing fuel, i.e. the most expensive gas, gasoline, kerosene and diesel fractions, as well as products for petrochemical and chemical industries. In the future, light target fractions or products, from which, upon final processing, light target commercial products are obtained (liquefied gas, gasoline, diesel fuel, petrochemical products and other light useful products).
Известен способ переработки твердого углеводородного сырья методом его газификации (Т.В.Бухаркина, Н.Г.Дигуров. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов. Учебное пособие. М., 1998; Н.А.Кириченко. Производство водорода, синтез-газа и энергетического газа, М., 1981). Газификация - процесс высокотемпературного взаимодействия твердых углеводородов с парами воды, кислородом, диоксидом углерода или их смесями с целью получения горючих газов: водорода, оксида углерода, метана. Они могут использоваться как топливо и как сырье для химической промышленности. Газифицироваться могут практически все виды газообразных, жидких и твердых топлив углеводородов. Выбор сырья для процесса обычно бывает обусловлен экономическими соображениями, а иногда направлением дальнейшего использования образующейся газовой смеси. Как правило, смесь оксида углерода и водорода для производства химической продукции (синтез-газ) получают газификацией (конверсией) метана и других углеводородов, а генераторные газы для получения синтетического жидкого топлива или непосредственно для сжигания вырабатывают из твердых углеводородов. Процессы, в которых образуются смеси продуктов газификации, очень разнообразны и составляют сложную систему последовательно-параллельных обратимых и необратимых реакций.A known method of processing solid hydrocarbon feedstock by the method of gasification (T.V. Bukharkina, N.G. Digurov. Chemistry of natural energy and carbon materials. Textbook. M., 1998; N.A. Kirichenko. Production of hydrogen, synthesis gas and energy gas, M., 1981). Gasification is the process of the high-temperature interaction of solid hydrocarbons with water vapor, oxygen, carbon dioxide or their mixtures in order to obtain combustible gases: hydrogen, carbon monoxide, methane. They can be used as fuel and as raw materials for the chemical industry. Almost all types of gaseous, liquid and solid fuels of hydrocarbons can be gasified. The choice of raw materials for the process is usually due to economic considerations, and sometimes the direction of further use of the resulting gas mixture. As a rule, a mixture of carbon monoxide and hydrogen for the production of chemical products (synthesis gas) is obtained by gasification (conversion) of methane and other hydrocarbons, and the generator gases for the production of synthetic liquid fuels or directly for combustion are produced from solid hydrocarbons. The processes in which mixtures of gasification products are formed are very diverse and constitute a complex system of sequentially parallel reversible and irreversible reactions.
На практике подвергают газификации угли с достаточно большим содержанием гетероатомов, в частности, бурые марки каменных углей при температурах 1000-1400°С. Считается, что в этих условиях реакциям собственно газификации предшествует пиролиз угля с выделением летучих веществ и образованием твердого, обогащенного углеродом, остатка (кокса). Газифицирующие агенты реагируют затем с газообразными продуктами пиролиза и частицами кокса.In practice, coal is gasified with a sufficiently high content of heteroatoms, in particular, brown coal grades at temperatures of 1000-1400 ° C. It is believed that under these conditions, gasification reactions themselves are preceded by coal pyrolysis with the release of volatiles and the formation of a solid carbon-enriched residue (coke). Gasification agents then react with gaseous pyrolysis products and coke particles.
Если необходимо получать газ, преимущественно содержащий водород и углеводороды, то газификацию надо проводить в области низких температур при избытке воды. Этот путь применяют, если газификация направлена на получение водорода. Если же стоит задача получения преимущественно оксида углерода, то процесс осуществляют при более высоких температурах.If it is necessary to obtain a gas, mainly containing hydrogen and hydrocarbons, gasification should be carried out in the low temperature region with an excess of water. This way is used if gasification is aimed at producing hydrogen. If the task is to obtain mainly carbon monoxide, then the process is carried out at higher temperatures.
Недостатками данного способа переработки твердого углеводородного сырья являются: высокая температура процесса, загрязнение гетероатомными соединениями продуктов переработки, небольшой набор конечных продуктов реакции, не позволяющий получать на выходе ценные товарные продукты типа моторных топлив (бензина, дизельного топлива, керосина, продуктов нефтехимии). Поэтому в настоящее время все более широкое применение находят способы получения синтез-газа из углеводородов, прежде всего, из метана.The disadvantages of this method of processing solid hydrocarbon feedstocks are: high process temperature, contamination of the processed products with heteroatomic compounds, a small set of final reaction products that do not allow to obtain valuable valuable products such as motor fuels (gasoline, diesel fuel, kerosene, petrochemical products). Therefore, at present, methods for producing synthesis gas from hydrocarbons, primarily from methane, are finding wider application.
Известен способ переработки твердого углеводородного сырья методом его гидрогенизации. Гидрогенизация угля и другого твердого углеводородного сырья - это превращение высокомолекулярной органической массы угля под давлением водорода в жидкие и газообразные продукты при 400-500°С в присутствии различных растворителей, доноров-пастообразователей, катализаторов (И.В.Калея. Химия гидрогенизационных процессов в переработке топлив. М., 1973; А.А.Кричко, В.В.Лебедев, И.Л.Фарберов. Нетопливное использование углей. М, 1978.). Научные основы этого процесса были разработаны в начале 20 века В.Н.Ипатьевым, Н.Д.Зелинским, Ф.Бергиусом, Ф.Фишером и другими. В тридцатых годах 20 века в некоторых странах, в частности в Германии и Великобритании, были построены промышленные предприятия для получения из угля бензина, дизельного топлива, смазочных масел, парафинов, фенолов и других продуктов. В сороковых годах производство жидких продуктов из угля превышало 4 миллиона тонн в год. С ростом добычи нефти производство синтетического жидкого топлива из угля практически прекратилось, т.к. его стоимость была в 5-7 раз выше стоимости моторного топлива, получаемого из нефти. Однако в связи с предстоящим в недалеком будущем истощением запасов нефти, проблема вовлечения твердого топлива, главным образом угля, в переработку для получения жидких продуктов - заменителей нефти - стала вновь актуальной.A known method of processing solid hydrocarbon feedstock by the method of hydrogenation. Hydrogenation of coal and other solid hydrocarbon feedstocks is the conversion of high molecular weight organic coal under pressure of hydrogen into liquid and gaseous products at 400-500 ° С in the presence of various solvents, donor-paste-formers, catalysts (I.V. Kaleya. Chemistry of hydrogenation processes in processing fuel. M., 1973; A.A. Krichko, V.V. Lebedev, I.L. Farberov. Non-fuel use of coal. M, 1978.). The scientific foundations of this process were developed at the beginning of the 20th century by V.N. Ipatiev, N.D. Zelinsky, F. Bergius, F. Fisher and others. In the thirties of the 20th century, industrial enterprises were built in some countries, in particular in Germany and the United Kingdom, to produce gasoline, diesel fuel, lubricants, paraffins, phenols, and other products from coal. In the forties, the production of liquid coal products exceeded 4 million tons per year. With the growth of oil production, the production of synthetic liquid fuels from coal has practically ceased, as its cost was 5-7 times higher than the cost of motor fuel derived from oil. However, in connection with the imminent depletion of oil reserves in the near future, the problem of involving solid fuels, mainly coal, in processing to produce liquid products - oil substitutes - has become again relevant.
Для гидрогенизации углей применяют неокисленные бурые каменные угли. Содержание минеральной части в них не должно превышать 5-6%.For the hydrogenation of coal, non-oxidized brown coal is used. The content of the mineral part in them should not exceed 5-6%.
Высокозольные угли необходимо предварительно подвергать обогащению. Органическая масса угля с содержанием углерода 70-85%, обычно применяемого для гидрогенизации, представляет собой самоассоциированный мультимер, состоящий из пространственно структурированных блоков (олигомеров). Блоки включают макромолекулы из атомов углерода, водорода и гетероатомов (кислорода, азота, серы и других). В блоках осуществляется донорно-акцепторное взаимодействие, в том числе образуются водородные связи. Энергия разрыва таких связей не превышает 30 кДж/моль (килоджоуль на моль). Внутри блоков макромолекулы связаны метиленовыми, а также кислороде-, азото- и серусодержащими мостиками. Энергия разрыва этих связей в 10-15 раз больше энергии разрыва блоков. При гидрогенизации угля в первую очередь происходит разъединение блоков. Последующая деструкция блоков требует повышенной температуры. Для получения из угля жидких продуктов необходимо наряду с деструкцией осуществить насыщение образующихся низкомолекулярных непредельных соединений водородом.High-ash coals must first be enriched. The organic mass of coal with a carbon content of 70-85%, usually used for hydrogenation, is a self-associated multimer consisting of spatially structured blocks (oligomers). Blocks include macromolecules of carbon atoms, hydrogen and heteroatoms (oxygen, nitrogen, sulfur and others). In blocks, donor – acceptor interactions are carried out, including hydrogen bonds being formed. The breaking energy of such bonds does not exceed 30 kJ / mol (kilojoule per mole). Inside the blocks, the macromolecules are linked by methylene, as well as oxygen, nitrogen, and sulfur-containing bridges. The energy of breaking these bonds is 10-15 times greater than the energy of breaking blocks. When coal is hydrogenated, the separation of the blocks occurs first. Subsequent destruction of the blocks requires elevated temperature. To obtain liquid products from coal, it is necessary, along with destruction, to saturate the resulting low molecular weight unsaturated compounds with hydrogen.
Для увеличения степени превращения органической массы угля в жидкие продукты на уголь наносят катализатор (из растворов солей, в виде порошка, эмульсии или суспензии) в количестве 1-5% от массы угля. Чем активнее катализатор, тем при более низком давлении может быть осуществлена гидрогенизация угля. Максимальной каталитической активностью обладают молибден и ванадий, при использовании которых гидрогенизацию можно проводить при относительно низком давлении 10-14 МПа. Однако их применение ограничено из-за трудности регенерации из смеси с остатком непревращенного угля.To increase the degree of conversion of the organic mass of coal into liquid products, a catalyst is applied to coal (from salt solutions, in the form of a powder, emulsion or suspension) in an amount of 1-5% by weight of coal. The more active the catalyst, the lower the pressure the coal can be hydrogenated. Molybdenum and vanadium have the maximum catalytic activity, when using which hydrogenation can be carried out at a relatively low pressure of 10-14 MPa. However, their use is limited due to the difficulty of regeneration from the mixture with the remainder of the unconverted coal.
В процессе гидрогенизации угля обязательно используется донор-пастообразователь, в смеси с которым (50-60% пастообразователя) уголь подвергается переработке. В качествеве донора-пастообразователя используют высококипящие фракции нефтепереработки, которые являются остатками нефтепереработки или нефтяными остатками.In the process of coal hydrogenation, a donor-pastifier is necessarily used, in a mixture with which (50-60% of the pastor) coal is processed. High boiling fractions of oil refining, which are oil refining residues or oil residues, are used as a donor-paste former.
Недостатком процесса переработки твердого углеводородного сырья методом гидрогенизации является высокая стоимость получаемых целевых продуктов. Кроме того, высококипящие фракции, образующие донор-пастообразователь, которые являются тяжелыми нефтяными остатками, будут очень быстро приводить к коксованию активной поверхности любого катализатора. Из-за высокого содержания в нефтяных остатках металлов, асфальтенов наряду с сернистыми, азотистыми соединениями и другими вредными примесями и компонентами, происходит быстрая дезактивация катализаторов, закрываются поры, поверхность катализатора покрывается смолистыми и коксовыми отложениями. Все это существенно снижает селективность и эффективность классического каталитического процесса. Необходимость постоянного изготовления и обновления катализаторов, оперативная их смена и утилизация требует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат и повышает себестоимость процесса переработки и получаемой продукции.The disadvantage of the process of processing solid hydrocarbons by hydrogenation is the high cost of the resulting target products. In addition, high-boiling fractions forming a donor-paste former, which are heavy oil residues, will very quickly lead to coking of the active surface of any catalyst. Due to the high content of metals, asphaltenes in oil residues, along with sulfur, nitrogen compounds and other harmful impurities and components, catalysts are rapidly deactivated, pores are closed, the surface of the catalyst is covered with tar and coke deposits. All this significantly reduces the selectivity and efficiency of the classical catalytic process. The need for continuous manufacture and renewal of catalysts, their rapid change and disposal requires additional capital and operating costs and increases the cost of the processing process and the resulting products.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является процесс гидрогенизации твердого углеводородного сырья.The closest analogue (prototype) is the process of hydrogenation of solid hydrocarbon feedstocks.
Целью полезной модели является снижение стоимости процесса (эксплуатационных и капитальных затрат) за счет уменьшения температуры процесса и/или уменьшения или предотвращения коксования и отравления катализатора процесса сырьем и его примесями.The purpose of the utility model is to reduce the cost of the process (operating and capital costs) by reducing the process temperature and / or reducing or preventing coking and poisoning of the process catalyst with raw materials and its impurities.
Технический результат, на решение которого направлена предлагаемая полезная модель, и поставленная цель достигаются такой организацией схемы процесса, при которой сырье и катализатор не контактируют, вследствие чего катализатор практически не отравляется вредными примесями и не коксуется, что приводит к увеличению долговечности катализатора и отсутствию необходимости процессов регенерации. Технический результат также достигается за счет того, что деструкцию сырья производят при его нагреве в присутствии активного атомарного водорода и/или легких углеводородных радикалов, которые являются очень активными при проведении химических реакций, поэтому служат катализаторами и при проведении процесса деструкции сырья, что приводит к снижению температуры процесса. Процесс деструкции твердого углеводородного сырья интенсифицируется и температура процесса снижается. Для достижения высокой глубины переработки сырье или его часть подвергается процессу обработки по данной полезной модели повторно, возможно многократно.The technical result, the proposed utility model is aimed at, and the goal is achieved by organizing a process scheme in which the feedstock and the catalyst do not contact, so that the catalyst is practically not poisoned by harmful impurities and does not coke, which leads to an increase in the durability of the catalyst and the absence of the need for processes regeneration. The technical result is also achieved due to the fact that the destruction of the raw material is carried out when it is heated in the presence of active atomic hydrogen and / or light hydrocarbon radicals, which are very active in chemical reactions, therefore, serve as catalysts in the process of destruction of raw materials, which leads to a decrease process temperature. The process of destruction of solid hydrocarbons is intensified and the temperature of the process decreases. To achieve a high processing depth, the raw material or its part is subjected to the processing process according to this utility model repeatedly, possibly repeatedly.
Поставленная задача достигается тем, что непосредственно с нагретым катализатором контактирует газообразный молекулярный водород и/или легкие водородсодержащие фракции, обогащенные водородом, например, попутный или природный газ, или газ процесса, метан, пропан-бутановые смеси, пентановые фракции, ксилол, толуол, легкие погоны бензиновых фракций, в том числе и фракции процесса, и т.д., используемые для получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов, которые затем вступают в реакцию с нагретым до определенной температуры сырьем. Молекулярный водород и/или легкие водородсодержащие продукты не содержат асфальтенов, карбенов, смолообразных и коксообразных веществ и др., а также вредных примесей, и их взаимодействие с катализатором не приводит к его коксованию и отравлению. Тяжелое сырье не вступает в непосредственный контакт с катализатором, не происходит его отравление и коксование, отпадает необходимость регенерации катализатора, процесс упрощается и становится более надежным, стоимость процесса и оборудования значительно уменьшается, т.е. происходит снижение капитальных и эксплуатационных затрат, глубина переработки может быть увеличена до 100%.This object is achieved by the fact that gaseous molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing fractions enriched with hydrogen, for example, associated or natural gas, or process gas, methane, propane-butane mixtures, pentane fractions, xylene, toluene, light, are in direct contact with the heated catalyst shoulder straps of gasoline fractions, including process fractions, etc., used to produce active atomic hydrogen and / or light radicals, which then react with heated to a certain temperature yrem. Molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing products do not contain asphaltenes, carbenes, gummy and coke-like substances, etc., as well as harmful impurities, and their interaction with the catalyst does not lead to its coking and poisoning. Heavy raw materials do not come into direct contact with the catalyst, poisoning and coking do not occur, there is no need for catalyst regeneration, the process is simplified and becomes more reliable, the cost of the process and equipment is significantly reduced, i.e. there is a decrease in capital and operating costs, the processing depth can be increased to 100%.
Твердое (например, уголь, сланец, продукты растительного происхождения и другие твердые углеводороды) исходное сырье после блока подготовки (осушки, обогащения органической части, очистки от механических и других примесей и т.д.) направляют в блок мелкодисперсного размельчения, в котором сырье превращают в порошок для увеличения реакционной поверхности сырья. Размер гранул преимущественно до 0,01 миллиметра, хотя можно использовать гранулы больших размеров, но реакция будет идти медленнее и увеличится количество непрореагировавшего сырья, которое необходимо возвращать на повторную переработку.Solid (for example, coal, shale, vegetable products and other solid hydrocarbons) feedstock after the preparation unit (drying, enrichment of the organic part, purification from mechanical and other impurities, etc.) are sent to the fine grinding unit, in which the raw materials are converted powder to increase the reaction surface of the raw material. The granule size is predominantly up to 0.01 millimeters, although granules of large sizes can be used, but the reaction will go slower and the amount of unreacted raw materials, which must be returned for recycling, will increase.
Затем углеводородный порошок (гранулы) направляют в реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья. В реакторе-процессоре сырье нагревают или нагревают и подвергают некаталитическому крекингу, например, термическому. Под крекингом твердого углеводородного сырья понимается (исходя из вышеописанной структуры твердых углеводородов) разъединение и деструкция блоков и макромолекул. Можно также использовать и любые другие виды крекинга - с помощью электрической дуги, электромагнитного или радиоактивного излучения и т.д., но в настоящее время из всех вариантов некаталитического крекинга в промышленности используется только термический.Then, the hydrocarbon powder (granules) is sent to the processing reactor-processor, combined with the heating and / or cracking unit of the feedstock. In a reactor reactor, the feed is heated or heated and subjected to non-catalytic cracking, for example thermal cracking. Cracking of solid hydrocarbon feeds means (based on the above-described structure of solid hydrocarbons) the separation and destruction of blocks and macromolecules. You can also use any other types of cracking - with the help of an electric arc, electromagnetic or radioactive radiation, etc., but currently, of all the options for non-catalytic cracking in industry, only thermal is used.
Молекулярный водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, например, попутный, природный газ, в том числе газ и часть легких фракций переработки углеводородного сырья, например нефтепереработки и нефтехимии, при необходимости (особенно, если водородсодержащее сырье - это жидкость и ее надо перевести в парогазовую фазу) подогревают в блоке предварительного нагрева водорода и/или водородсодержащих сред отдельно от сырья, направляют при большем, чем давление в блоке нагрева и/или крекинга, давлении для получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов в реактор с нагретым до необходимой температуры катализатором (блок получения атомарного водорода и/или легких радикалов), после которого активный водород и/или легкие радикалы направляют в реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья, в зону нагрева и/или крекинга для проведения реакции. Реактор с катализатором является и коллектором для равномерного распределения атомарного водорода и/или легких радикалов по сечению и объему реактора-процессора.Molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen, for example, associated gas, natural gas, including gas and part of the light fractions of hydrocarbon processing, for example, oil refining and petrochemicals, if necessary (especially if the hydrogen-containing raw material is a liquid and it is necessary transfer to the gas-vapor phase) are heated in the block for preheating hydrogen and / or hydrogen-containing media separately from the raw material, they are sent at a pressure higher than the pressure in the block for heating and / or cracking to obtain atomic hydrogen and / or light radicals to a reactor with a catalyst heated to the required temperature (unit for producing atomic hydrogen and / or light radicals), after which active hydrogen and / or light radicals are sent to the processing reactor-processor, combined with the heating unit and / or cracking the feed into a heating and / or cracking zone for carrying out the reaction. A reactor with a catalyst is also a collector for uniform distribution of atomic hydrogen and / or light radicals over the cross section and volume of the reactor processor.
Под действием высоких температур происходит деструкция и расщепление блоков и макромолекул сырья на ненасыщенные радикалы. Кроме того, атомарный водород и/или легкие радикалы являются очень активными при проведении химических реакций, поэтому служат катализаторами и при проведении процесса деструкции сырья, что приводит к снижению температуры процесса. В реакторе-процессоре осуществляют непосредственное взаимодействие активного атомарного водорода и/или легких радикалов с непредельными радикалами, образующимися в результате деструкции макромолекул сырья. В результате реакции открытые связи радикалов деструкции сырья насыщаются атомарным водородом и/или легкими радикалами и образуются насыщенные легкие углеводороды, которые являются хорошим сырьем для приготовления моторного топлива и продуктов нефтехимии.Under the influence of high temperatures, the destruction and splitting of blocks and macromolecules of the raw material into unsaturated radicals occurs. In addition, atomic hydrogen and / or light radicals are very active in carrying out chemical reactions, therefore, they serve as catalysts in the process of destruction of raw materials, which leads to a decrease in the temperature of the process. In the reactor reactor, direct interaction of active atomic hydrogen and / or light radicals with unsaturated radicals resulting from the destruction of the macromolecules of raw materials is carried out. As a result of the reaction, the open bonds of the radicals of degradation of the feed are saturated with atomic hydrogen and / or light radicals and saturated light hydrocarbons are formed, which are a good raw material for the preparation of motor fuel and petrochemical products.
Сырье и катализатор не контактируют, вследствие чего катализатор практически не отравляется вредными примесями и не коксуется, что приводит к увеличению долговечности катализатора и отсутствию необходимости процессов регенерации и, в конечном итоге, к снижению стоимости процесса. Кроме того, снижается и температура процесса, т.е. температура деструкции сырья, т.к. процесс интенсифицируется за счет химической активности атомарного водорода и/или легких радикалов, которые также являются расходными катализаторами процесса.The raw materials and the catalyst do not contact, as a result of which the catalyst is practically not poisoned by harmful impurities and does not coke, which leads to an increase in the durability of the catalyst and the absence of the need for regeneration processes and, ultimately, to reduce the cost of the process. In addition, the process temperature decreases, i.e. degradation temperature of raw materials, as the process is intensified due to the chemical activity of atomic hydrogen and / or light radicals, which are also expendable catalysts of the process.
Продукты реакции после реактора-процессора направляют в блок очистки от вредных примесей, при необходимости охлаждают и конденсируют и направляют в блоки получения легких товарных продуктов преимущественно с температурой конца кипения до 350-360°С (сжиженного газа, бензина, дизельного топлива, продуктов нефтехимии и других легкие полезных продуктов) на месте переработки сырья по данной полезной модели или транспортируют к удаленному месту переработки получения легких товарных продуктов.The reaction products after the reactor processor are sent to the purification unit from harmful impurities, if necessary, they are cooled and condensed and sent to the units for producing light commercial products, mainly with a boiling point up to 350-360 ° С (liquefied gas, gasoline, diesel fuel, petrochemical products and other light useful products) at the place of processing of raw materials according to this utility model or transported to a remote place of processing to obtain light commercial products.
Таким образом, часть твердого углеводородного сырья перерабатывается в целевые продукты - легкие углеводородные фракции, процесс замедляется, поэтому при промышленной реализации предлагаемой полезной модели необходимо непрерывно выводить непрореагировавшие остатки сырья из реактора-процессора и заменять его свежим. Поэтому в схему включены блоки очистки и сортировки частично прореагировавшего твердого углеводородного сырья, которое выводят из зоны реакции, очищенное и отсортированное непрореагировавшее сырье возвращают в зону реакции, туда же вводят и свежее твердое углеводородное сырье после блока мелкодисперсного размельчения. При многократно переработке твердое углеводородное сырье может быть полностью, практически на 100%, переработано в легкие целевые углеводородные фракции или продукты.Thus, part of the solid hydrocarbon feedstock is processed into the target products - light hydrocarbon fractions, the process slows down, therefore, with the industrial implementation of the proposed utility model, it is necessary to continuously remove unreacted residual feedstock from the reactor processor and replace it with fresh one. Therefore, the scheme includes blocks for cleaning and sorting partially reacted solid hydrocarbon feeds, which are removed from the reaction zone, refined and sorted unreacted feeds are returned to the reaction zone, and fresh solid hydrocarbon feeds after the fine grinding block are also introduced there. During repeated processing, solid hydrocarbon raw materials can be completely, almost 100%, processed into light target hydrocarbon fractions or products.
Дает положительный эффект и вариант процесса периодического действия. Твердое углеводородное сырье размельчают, загружают в реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья, в котором проводят реакцию активного атомарного водорода и/или легких радикалов с непредельными радикалами сырья. После окончания реакции реактор-процессор полностью очищают и загружают свежим сырьем.Gives a positive effect and a variant of the process of periodic action. Solid hydrocarbon feeds are crushed, loaded into a processing reactor-processor, combined with a heating and / or cracking unit of the feed, in which reactive atomic hydrogen and / or light radicals are reacted with unsaturated radicals of the feed. After the reaction, the reactor processor is completely cleaned and loaded with fresh raw materials.
С целью дальнейшего снижения затрат, непрореагировавшие водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, при необходимости очищают от вредных примесей и возвращают в начало процесса на повторную переработку.In order to further reduce costs, unreacted hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen are, if necessary, purified from harmful impurities and returned to the beginning of the process for recycling.
Гранулы размельченного твердого углеводородного сырья имеют довольно активную поверхность, что может приводить к слипанию гранул и уменьшению активной реакционной поверхности и эффективности и интенсивности процесса. Для предотвращения слипания частиц (гранул) твердого углеводородного сырья, реактор-процессор твердого углеводородного сырья совмещен с устройством перемешивания. Это может быть механическая мешалка, или устройство, которое позволяет осуществлять непрерывную вибрацию реактора-процессора, или перемешивание организовано за счет напора подаваемых в реактор-процессор газов, т.е. процесс идет в кипящем слое взвешенных частиц. Могут быть использованы и другие варианты перемешивания.Granules of crushed solid hydrocarbon materials have a rather active surface, which can lead to adhesion of the granules and a decrease in the active reaction surface and the efficiency and intensity of the process. To prevent sticking of particles (granules) of solid hydrocarbon feedstocks, the reactor-processor of solid hydrocarbon feedstocks is combined with a mixing device. This can be a mechanical mixer, or a device that allows continuous vibration of the reactor processor, or the mixing is organized due to the pressure of the gases supplied to the reactor processor, i.e. the process is in a fluidized bed of suspended particles. Other mixing options may be used.
Атомарный водород значительно активнее молекулярного. Так, атомарный водород уже при обычных условиях соединяется с серой, фосфором, мышьяком и т.д., восстанавливает оксиды многих металлов, вытесняет некоторые металлы (медь, свинец и др.) из их солей и вступает в другие химические реакции, на которые при тех же условиях не способен обычный молекулярный водород. Скорость реакций образования атомарного водорода из молекулярного и легких водородсодержащих сред возрастает при использовании катализаторов (металлы платиновой группы, оксиды переходных или тяжелых металлов, алюмосиликатные, цеолитсодержащие и другие виды катализаторов), методов возбуждения с помощью волнового воздействия широким спектром частот различной природы и интенсивности (свет, электрический разряд, электрическая дуга и др.), а также с помощью химических реакций. В атомарном виде водород реагирует практически с любыми элементами и молекулами, кроме благородных газов (Некрасов Б.В. Основы общей химии. М., 1973 г.). Такой же высокой активностью обладают и легкие радикалы. Поэтому они реагирует и с углеводородными молекулами, а не только с радикалами сырья. Кроме того, атомарный водород и/или легкие радикалы являются очень активными при проведении химических реакций, поэтому служат катализаторами и при проведении процесса деструкции сырья, что приводит к снижению температуры процесса. Т.е. температура процесса переработки углеводородного сырья может быть ниже температуры крекинга, что приводит к удешевлению оборудования и стоимости процесса.Atomic hydrogen is much more active than molecular hydrogen. So, atomic hydrogen, under ordinary conditions, combines with sulfur, phosphorus, arsenic, etc., reduces the oxides of many metals, displaces some metals (copper, lead, etc.) from their salts and enters into other chemical reactions to which ordinary molecular hydrogen is not capable of the same conditions. The rate of reactions of formation of atomic hydrogen from molecular and light hydrogen-containing media increases with the use of catalysts (platinum group metals, transition or heavy metal oxides, aluminosilicate, zeolite-containing and other types of catalysts), methods of excitation by means of wave action with a wide spectrum of frequencies of various nature and intensity (light , electric discharge, electric arc, etc.), as well as using chemical reactions. In an atomic form, hydrogen reacts with almost any elements and molecules, except for noble gases (B. Nekrasov, Fundamentals of General Chemistry. M., 1973). Light radicals have the same high activity. Therefore, they react with hydrocarbon molecules, and not just with radicals of raw materials. In addition, atomic hydrogen and / or light radicals are very active in carrying out chemical reactions, therefore, they serve as catalysts in the process of destruction of raw materials, which leads to a decrease in the temperature of the process. Those. the temperature of the hydrocarbon processing process may be lower than the cracking temperature, which leads to cheaper equipment and process costs.
Получение атомарного водорода и/или легких радикалов с помощью методов волнового возбуждения и химических реакций в промышленных условиях нефтеперерабатывающего комплекса пока представляется не самым эффективным способом, хотя при дальнейшем развитии и оптимизации таких процессов имеет хорошую перспективу.Obtaining atomic hydrogen and / or light radicals using the methods of wave excitation and chemical reactions under industrial conditions of the oil refining complex is not yet the most effective way, although with the further development and optimization of such processes it has a good prospect.
Наиболее реальных результатов в промышленных условиях можно добиться с помощью применения катализаторов. Для этого газообразный молекулярный водород, водородсодержащие среды и/или реактор с катализатором нагревают до температуры 300-500°С, а иногда и выше (хотя со временем могут быть найдены и более эффективные катализаторы, которые позволят вести процесс образования водорода и/или легких радикалов при более низких температурах, например, при 20-100°С и ниже). При взаимодействии водорода и/или водородсодержащих сред с молибденовыми, кобальтовыми, цинковыми, ванадиевыми, никелевыми, алюмосиликатными, цеолитсодержащими и другими катализаторами, например на основе окиси алюминия, или катализаторами другого типа, образуется атомарный водород и/или легкие радикалы, которые эффективно взаимодействует с углеводородными молекулами и насыщают открытые связи радикалов, полученных в результате реакции крекинга углеводородного сырья, в результате чего образуются насыщенные легкие целевые фракции хорошего качества.The most real results in industrial conditions can be achieved using catalysts. For this, gaseous molecular hydrogen, hydrogen-containing media and / or a reactor with a catalyst are heated to a temperature of 300-500 ° C, and sometimes higher (although more effective catalysts can be found over time that will allow the formation of hydrogen and / or light radicals at lower temperatures, for example, at 20-100 ° C and below). In the interaction of hydrogen and / or hydrogen-containing media with molybdenum, cobalt, zinc, vanadium, nickel, aluminosilicate, zeolite-containing and other catalysts, for example based on aluminum oxide, or other types of catalysts, atomic hydrogen and / or light radicals are formed, which effectively interacts with hydrocarbon molecules and saturate open bonds of radicals obtained as a result of the cracking reaction of the hydrocarbon feedstock, resulting in the formation of saturated light target fractions of higher quality.
При реализации предлагаемой полезной модели происходит очистка исходного сырья от серы и других примесей. Энергии связей углерод -гетероатом (углерод - сера, углерод - азот и др.) ниже, чем связей углерод - углерод и углерод - водород (Т.В.Бухаркина, Н.Г.Дигуров. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов. М., 1998). Поэтому, например, атомы серы, очистка исходного сырья от которых проблематична, с большей вероятностью отсоединяются от молекулы углеводорода при крекинге, и при реализации данной полезной модели образуют сероводород. Сероводород легко выделяется в газообразном виде и утилизируется с получением атомарной серы или других серусодержащих товарных продуктов.When implementing the proposed utility model, the feedstock is purified from sulfur and other impurities. The carbon-heteroatom bond energies (carbon - sulfur, carbon - nitrogen, etc.) are lower than the carbon - carbon and carbon - hydrogen bonds (T.V. Bukharkina, N.G. Digurov. Chemistry of natural energy carriers and carbon materials. M. , 1998). Therefore, for example, sulfur atoms, the purification of the feedstock from which is problematic, are more likely to disconnect from the hydrocarbon molecule during cracking, and when this utility model is implemented, they form hydrogen sulfide. Hydrogen sulfide is easily released in a gaseous form and disposed of to produce atomic sulfur or other sulfur-containing commercial products.
Поставленная задача переработки твердых углеводородов решается также тем, что в реакторе-процессоре размещают смесь размельченного твердого углеводородного сырья и гранул катализатора. Дополнительно в схему переработки включен смеситель для перемешивания частиц сырья и катализатора (блок приготовления смеси сырья и катализатора). При реализации этого варианта молекулярный водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, например, попутный, природный газ, в том числе газ и часть легких фракций переработки углеводородного сырья, например нефтепереработки и нефтехимии, при необходимости (особенно, если водородсодержащее сырье - это жидкость и ее надо перевести в парогазовую фазу) подогревают в блоке предварительного нагрева водорода и/или водородсодержащих сред и подают в реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья. Для равномерного распределения водородсодержащих сред по сечению и объему реактора-процессора, их подают с использованием коллектора. В этом варианте реактор с катализатором (блок получения атомарного водорода и/или легких радикалов) не используется. Крекинг и сырья, и молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред, обогащенных водородом, производится в реакторе-процессоре под воздействием температуры и катализатора процесса. В реакторе-процессоре осуществляют непосредственное взаимодействие образующегося активного атомарного водорода и/или легких радикалов с непредельными радикалами, образующимися в результате деструкции макромолекул сырья. В результате реакции открытые связи радикалов деструкции сырья насыщаются атомарным водородом и/или легкими радикалами и образуются насыщенные легкие углеводороды, которые являются хорошим сырьем для приготовления моторного топлива и продуктов нефтехимии.The task of processing solid hydrocarbons is also solved by the fact that a mixture of crushed solid hydrocarbon feedstocks and catalyst granules is placed in the reactor processor. Additionally, a mixer for mixing particles of raw materials and catalyst is included in the processing scheme (block for preparing a mixture of raw materials and catalyst). When implementing this option, molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen, for example, associated gas, natural gas, including gas and part of the light fractions of hydrocarbon feed processing, such as oil refining and petrochemicals, if necessary (especially if the hydrogen-containing feed is the liquid and it must be transferred to the vapor-gas phase) are heated in the unit for preheating hydrogen and / or hydrogen-containing media and fed to the processing reactor-processor, combined with the heating unit and / or cracking but raw materials. For a uniform distribution of hydrogen-containing media over the cross section and volume of the reactor processor, they are fed using a collector. In this embodiment, a reactor with a catalyst (unit for producing atomic hydrogen and / or light radicals) is not used. The cracking of both raw materials and molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen is carried out in the reactor processor under the influence of temperature and the process catalyst. In the reactor reactor, the resulting active atomic hydrogen and / or light radicals interact directly with unsaturated radicals resulting from the degradation of the macromolecules of the feedstock. As a result of the reaction, the open bonds of the radicals of degradation of the feed are saturated with atomic hydrogen and / or light radicals and saturated light hydrocarbons are formed, which are a good raw material for the preparation of motor fuel and petrochemical products.
Продукты реакции после реактора-процессора направляют в блок очистки от вредных примесей, при необходимости охлаждают и конденсируют и направляют в блоки получения легких товарных продуктов преимущественно с температурой конца кипения до 350-360°С (сжиженного газа, бензина, дизельного топлива, продуктов нефтехимии и других легкие полезных продуктов) на месте переработки сырья по данной полезной модели или транспортируют к удаленному месту переработки получения легких товарных продуктов.The reaction products after the reactor processor are sent to the purification unit from harmful impurities, if necessary, they are cooled and condensed and sent to the units for producing light commercial products, mainly with a boiling point up to 350-360 ° С (liquefied gas, gasoline, diesel fuel, petrochemical products and other light useful products) at the place of processing of raw materials according to this utility model or transported to a remote place of processing to obtain light commercial products.
В схему также включены блоки очистки и сортировки частично прореагировавшего твердого углеводородного сырья, которое выводят из зоны реакции вместе с катализатором, очищенное и отсортированное непрореагировавшее сырье и катализатор возвращают в зону реакции, туда же вводят и свежее твердое углеводородное сырье после блока мелкодисперсного размельчения. При многократно переработке твердое углеводородное сырье может быть полностью, практически на 100%, переработано в легкие целевые углеводородные фракции или продукты.The scheme also includes blocks for the purification and sorting of partially reacted solid hydrocarbon feeds, which are removed from the reaction zone together with the catalyst, refined and sorted unreacted feeds and the catalyst are returned to the reaction zone, and fresh solid hydrocarbon feeds after the fine grinding block are also introduced there. During repeated processing, solid hydrocarbon raw materials can be completely, almost 100%, processed into light target hydrocarbon fractions or products.
С целью дальнейшего снижения затрат, непрореагировавшие водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, при необходимости очищают от вредных примесей и возвращают в начало процесса на повторную переработку.In order to further reduce costs, unreacted hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen are, if necessary, purified from harmful impurities and returned to the beginning of the process for recycling.
Для предотвращения слипания частиц (гранул) твердого углеводородного сырья, реактор-процессор твердого углеводородного сырья совмещен с устройством перемешивания. Это может быть механическая мешалка, или устройство, которое позволяет осуществлять непрерывную вибрацию реактора-процессора, или перемешивание организовано за счет напора подаваемых в реактор-процессор газов, т.е. процесс идет в кипящем слое взвешенных частиц. Могут быть использованы и другие варианты перемешивания.To prevent sticking of particles (granules) of solid hydrocarbon feedstocks, the reactor-processor of solid hydrocarbon feedstocks is combined with a mixing device. This can be a mechanical mixer, or a device that allows continuous vibration of the reactor processor, or the mixing is organized due to the pressure of the gases supplied to the reactor processor, i.e. the process is in a fluidized bed of suspended particles. Other mixing options may be used.
В этом варианте не используется донор-пастообразователь, в смеси с которым (50-60% пастообразователя) уголь подвергается переработке при использовании прототипа (в качествеве донора-пастообразователя обычно используют высококипящие фракции нефтепереработки, которые являются остатками нефтепереработки или нефтяными остатками и содержат смолы, асфальтены и множество вредных примесей). Поэтому катализатор процесса гораздо в меньшей степени подвергается коксованию и отравлению примесями донора-пастообразователя, что приводит к уменьшению капитальных и эксплуатационных затрат, т.е. к снижению стоимости процесса. Кроме того, снижается и температура процесса, т.е. температура деструкции сырья, т.к. процесс идет в присутствии катализатора и интенсифицируется за счет химической активности атомарного водорода и/или легких радикалов, которые также являются и катализаторами процесса.In this embodiment, the donor-paste former is not used, in a mixture with which (50-60% of the paste former) coal is processed using the prototype (high-boiling fractions of oil refining, which are oil refining residues or oil residues and contain resins, asphaltenes, are used as a donor pastor) and many harmful impurities). Therefore, the process catalyst is much less coked and poisoned by impurities of the donor-paste former, which leads to a decrease in capital and operating costs, i.e. to reduce the cost of the process. In addition, the process temperature decreases, i.e. degradation temperature of raw materials, as the process proceeds in the presence of a catalyst and is intensified due to the chemical activity of atomic hydrogen and / or light radicals, which are also catalysts of the process.
Поставленная задача решается также и тем, что катализаторы не используются, а деструкция блоков и макромолекул сырья и легких углеводородов происходит только под действием высокой температуры (термический крекинг). При реализации этого варианта молекулярный водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, например, попутный, природный газ, в том числе газ и часть легких фракций переработки углеводородного сырья, например нефтепереработки и нефтехимии, при необходимости (особенно, если водородсодержащее сырье - это жидкость и ее надо перевести в парогазовую фазу) подогревают в блоке предварительного нагрева водорода и/или водородсодержащих сред и подают в реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья. Для равномерного распределения водородсодержащих сред по сечению и объему реактора-процессора, их подают с использованием коллектора. Крекинг и сырья, и молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред, обогащенных водородом, производится в реакторе-процессоре под воздействием температуры процесса. В реакторе-процессоре осуществляют непосредственное взаимодействие образующихся активного атомарного водорода и/или легких радикалов с непредельными радикалами, образующимися в результате деструкции макромолекул сырья. В результате реакции открытые связи радикалов деструкции сырья насыщаются атомарным водородом и/или легкими радикалами и образуются насыщенные легкие углеводороды, которые являются хорошим сырьем для приготовления моторного топлива и продуктов нефтехимии.The problem is also solved by the fact that the catalysts are not used, and the destruction of blocks and macromolecules of raw materials and light hydrocarbons occurs only under the influence of high temperature (thermal cracking). When implementing this option, molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen, for example, associated gas, natural gas, including gas and part of the light fractions of hydrocarbon feed processing, such as oil refining and petrochemicals, if necessary (especially if the hydrogen-containing feed is the liquid and it must be transferred to the vapor-gas phase) are heated in the unit for preheating hydrogen and / or hydrogen-containing media and fed to the processing reactor-processor, combined with the heating unit and / or cracking but raw materials. For a uniform distribution of hydrogen-containing media over the cross section and volume of the reactor processor, they are fed using a collector. The cracking of both raw materials and molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen is carried out in the reactor processor under the influence of the process temperature. In the reactor reactor, the direct interaction of the generated active atomic hydrogen and / or light radicals with unsaturated radicals resulting from the destruction of the macromolecules of the raw material is carried out. As a result of the reaction, the open bonds of the radicals of degradation of the feed are saturated with atomic hydrogen and / or light radicals and saturated light hydrocarbons are formed, which are a good raw material for the preparation of motor fuel and petrochemical products.
Продукты реакции после реактора-процессора направляют в блок очистки от вредных примесей, при необходимости охлаждают и конденсируют и направляют в блоки получения легких товарных продуктов преимущественно с температурой конца кипения до 350-360°С (сжиженного газа, бензина, дизельного топлива, продуктов нефтехимии и других легкие полезных продуктов) на месте переработки сырья по данной полезной модели или транспортируют к удаленному месту переработки получения легких товарных продуктов.The reaction products after the reactor processor are sent to the purification unit from harmful impurities, if necessary, they are cooled and condensed and sent to the units for producing light commercial products, mainly with a boiling point up to 350-360 ° С (liquefied gas, gasoline, diesel fuel, petrochemical products and other light useful products) at the place of processing of raw materials according to this utility model or transported to a remote place of processing to obtain light commercial products.
В схему также включены блоки очистки и сортировки частично прореагировавшего твердого углеводородного сырья, которое выводят из зоны реакции, очищенное и отсортированное непрореагировавшее сырье возвращают в зону реакции, туда же вводят и свежее твердое углеводородное сырье после блока мелкодисперсного размельчения. При многократно переработке твердое углеводородное сырье может быть полностью, практически на 100%, переработано в легкие целевые углеводородные фракции или продукты.The scheme also includes blocks for the purification and sorting of partially reacted solid hydrocarbon raw materials, which are removed from the reaction zone, the purified and sorted unreacted raw materials are returned to the reaction zone, and fresh solid hydrocarbon raw materials are also introduced there after the block of fine grinding. During repeated processing, solid hydrocarbon raw materials can be completely, almost 100%, processed into light target hydrocarbon fractions or products.
С целью дальнейшего снижения затрат, непрореагировавшие водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, при необходимости очищают от вредных примесей и возвращают в начало процесса на повторную переработку.In order to further reduce costs, unreacted hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen are, if necessary, purified from harmful impurities and returned to the beginning of the process for recycling.
Для предотвращения слипания частиц (гранул) твердого углеводородного сырья, реактор-процессор твердого углеводородного сырья совмещен с устройством перемешивания. Это может быть механическая мешалка, или устройство, которое позволяет осуществлять непрерывную вибрацию реактора-процессора, или перемешивание организовано за счет напора подаваемых в реактор-процессор газов, т.е. процесс идет в кипящем слое взвешенных частиц. Могут быть использованы и другие варианты перемешивания.To prevent sticking of particles (granules) of solid hydrocarbon feedstocks, the reactor-processor of solid hydrocarbon feedstocks is combined with a mixing device. This can be a mechanical mixer, or a device that allows continuous vibration of the reactor processor, or the mixing is organized due to the pressure of the gases supplied to the reactor processor, i.e. the process is in a fluidized bed of suspended particles. Other mixing options may be used.
В этом варианте катализатор не коксуется и не отравляется вредными примесями, что ведет к снижению стоимости процесса, а температура процесса значительно выше, чем в предыдущих вариантах. Но температура процесса значительно ниже, чем при обычной термической деструкции твердых углеводородов, т.к. процесс интенсифицируется за счет химической активности атомарного водорода и/или легких радикалов, которые являются катализаторами процесса.In this embodiment, the catalyst does not coke and is not poisoned by harmful impurities, which leads to a decrease in the cost of the process, and the process temperature is much higher than in previous versions. But the temperature of the process is much lower than with conventional thermal destruction of solid hydrocarbons, because the process is intensified due to the chemical activity of atomic hydrogen and / or light radicals, which are catalysts of the process.
На фигурах 1-3 представлены укрупненные принципиальные схемы переработки твердого углеводородного сырья.In figures 1-3 presents enlarged schematic diagrams of the processing of solid hydrocarbon feedstocks.
На фиг.1-3 обозначено: 1 - блок мелкодисперсного измельчения сырья; 2 - реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья; 3 - блок нагрева молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред, обогащенных водородом; 4 - блок очистки легких продуктов реакции от вредных примесей; 5 - блоки очистки и сортировки частично прореагировавшего твердого углеводородного сырья или сырья и катализатора; 6 - смеситель для перемешивания частиц сырья и катализатора (блок приготовления смеси сырья и катализатора); 7 - реактор или пакет реакторов с нагретым до необходимой температуры катализатором для получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов из молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред (блок получения атомарного водорода и/или легких радикалов).Figure 1-3 indicated: 1 - block finely divided raw materials; 2 - processing reactor-processor, combined with a block of heating and / or cracking of raw materials; 3 - block heating of molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen; 4 - block purification of light reaction products from harmful impurities; 5 - blocks for cleaning and sorting partially reacted solid hydrocarbon feedstocks or feedstocks and catalysts; 6 - mixer for mixing particles of raw materials and catalyst (unit for preparing a mixture of raw materials and catalyst); 7 - a reactor or reactor pack with a catalyst heated to the required temperature to produce active atomic hydrogen and / or light radicals from molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media (unit for producing atomic hydrogen and / or light radicals).
Блок подготовки сырья для простоты на фигурах не представлен. Также для простоты не представлены блоки получения товарных продуктов и элементы инфраструктуры - товарно-сырьевые парки, очистные сооружения и т.д.Block preparation of raw materials for simplicity in the figures not shown. Also, for simplicity, the blocks for obtaining marketable products and infrastructure elements — commodity parks, treatment facilities, etc., are not presented.
Если использовать только термические процессы, то целесообразно использовать схему переработки, представленную на фиг.1. Подготовленное сырье подается в блок мелкодисперсного измельчения сырья (фиг.1, позиция 1), затем в реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья (фиг.1, позиция 2). Водород или легкие водородсодержащие среды подают в блок нагрева (фиг.1, позиция 3), затем в реактор-процессор (фиг.1, позиция 2), где осуществляют непосредственное взаимодействие образующихся под действием температуры активного атомарного водорода и/или легких радикалов с непредельными радикалами, образующимися в результате деструкции макромолекул сырья под действием высокой температуры. В результате реакции открытые связи радикалов деструкции сырья насыщаются атомарным водородом и/или легкими радикалами и образуются насыщенные легкие углеводороды, которые являются хорошим сырьем для приготовления моторного топлива и продуктов нефтехимии. После реактора-процессора прореагировавшее сырье направляют в блок очистки (фиг.1, позиция 4) и далее (при необходимости, после охлаждения и конденсации) для получения товарных продуктов. Частично прореагировавшее твердое углеводородное сырье, которое выводят из зоны реакции, направляют в блоки очистки и сортировки (фиг.1, позиция 5), очищенное и отсортированное непрореагировавшее сырье возвращают в зону реакции (при необходимости после размельчения), туда же вводят и свежее твердое углеводородное сырье после блока мелкодисперсного размельчения. Непрореагировавшие водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, выводят из реактора-процессора, при необходимости очищают от вредных примесей и возвращают в начало процесса на повторную переработку.If you use only thermal processes, it is advisable to use the processing scheme presented in figure 1. Prepared raw materials are fed into the block of fine grinding of raw materials (figure 1, position 1), then to the processing reactor-processor, combined with the block of heating and / or cracking of raw materials (figure 1, position 2). Hydrogen or light hydrogen-containing media are fed to the heating unit (Fig. 1, position 3), then to the reactor processor (Fig. 1, position 2), where the active atomic hydrogen and / or light radicals formed under the influence of temperature are directly interacted with unsaturated radicals resulting from the degradation of macromolecules of raw materials under the influence of high temperature. As a result of the reaction, the open bonds of the radicals of degradation of the feed are saturated with atomic hydrogen and / or light radicals and saturated light hydrocarbons are formed, which are a good raw material for the preparation of motor fuel and petrochemical products. After the reactor processor, the reacted raw materials are sent to the purification unit (Fig. 1, position 4) and then (if necessary, after cooling and condensation) to obtain marketable products. The partially reacted solid hydrocarbon feed, which is removed from the reaction zone, is sent to the purification and sorting units (Fig. 1, position 5), the purified and sorted unreacted feed is returned to the reaction zone (if necessary after grinding), and fresh solid hydrocarbon feed is also introduced there. raw materials after a block of fine grinding. Unreacted hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen are removed from the reactor processor, if necessary, cleaned of harmful impurities and returned to the beginning of the process for reprocessing.
Если использовать схему со смешиванием гранул сырья и катализатора, то целесообразно использовать схему переработки, представленную на фиг.2. Подготовленное сырье подается в блок мелкодисперсного измельчения сырья (фиг.2, позиция 1), затем в смеситель (фиг.2, позиция 6) для перемешивания частиц сырья и катализатора (блок приготовления смеси сырья и катализатора), туда же подают и катализатор. Затем смесь гранул сырья и катализатора подают в реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья (фиг.2, позиция 2). Водород или легкие водородсодержащие среды подают в блок нагрева (фиг.2, позиция 3), затем в реактор-процессор (фиг.2, позиция 2), где осуществляют непосредственное взаимодействие образующихся под действием температуры и катализатора активного атомарного водорода и/или легких радикалов с непредельными радикалами, образующимися в результате деструкции макромолекул сырья под действием температуры и катализатора. В результате реакции открытые связи радикалов деструкции сырья насыщаются атомарным водородом и/или легкими радикалами и образуются насыщенные легкие углеводороды, которые являются хорошим сырьем для приготовления моторного топлива и продуктов нефтехимии. После реактора-процессора прореагировавшее сырье направляют в блок очистки (фиг.2, позиция 4) и далее (при необходимости, после охлаждения и конденсации) для получения товарных продуктов. Частично прореагировавшее твердое углеводородное сырье, которое выводят из зоны реакции, направляют в блоки очистки и сортировки (фиг.2, позиция 5), очищенное и отсортированное непрореагировавшее сырье и катализатор возвращают в зону реакции (при необходимости после размельчения), туда же вводят и свежее твердое углеводородное сырье после блока мелкодисперсного размельчения. Непрореагировавшие водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, выводят из реактора-процессора, при необходимости очищают от вредных примесей и возвращают в начало процесса на повторную переработку.If you use a scheme with mixing granules of raw materials and catalyst, it is advisable to use the processing scheme presented in figure 2. Prepared raw materials are fed to the block of finely divided raw materials (Fig. 2, position 1), then to the mixer (Fig. 2, position 6) to mix the particles of raw materials and catalyst (the unit for preparing the mixture of raw materials and catalyst), the catalyst is also fed there. Then the mixture of granules of raw materials and catalyst is fed into the processing reactor-processor, combined with the block of heating and / or cracking of raw materials (figure 2, position 2). Hydrogen or light hydrogen-containing media are fed to the heating unit (Fig. 2, position 3), then to the reactor processor (Fig. 2, position 2), where the active atomic hydrogen and / or light radicals formed under the influence of temperature and catalyst are directly interacted with with unsaturated radicals resulting from the destruction of the macromolecules of the raw material under the influence of temperature and catalyst. As a result of the reaction, the open bonds of the radicals of degradation of the feed are saturated with atomic hydrogen and / or light radicals and saturated light hydrocarbons are formed, which are a good raw material for the preparation of motor fuel and petrochemical products. After the reactor-processor, the reacted raw materials are sent to the purification unit (Fig. 2, position 4) and then (if necessary, after cooling and condensation) to obtain marketable products. The partially reacted solid hydrocarbon feed, which is removed from the reaction zone, is sent to the purification and sorting units (Fig. 2, position 5), the purified and sorted unreacted feed, and the catalyst are returned to the reaction zone (if necessary after grinding), and fresh solid hydrocarbon feed after a block of fine grinding. Unreacted hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen are removed from the reactor processor, if necessary, cleaned of harmful impurities and returned to the beginning of the process for reprocessing.
Если использовать схему, в которой катализатор не соприкасается с сырьем, то целесообразно использовать схему переработки, представленную на фиг.3. Подготовленное сырье подается в блок мелкодисперсного измельчения сырья (фиг.3, позиция 1), затем в реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья (фиг.3, позиция 2). Водород или легкие водородсодержащие среды подают в блок нагрева (фиг.3, позиция 3), затем реактор или пакет реакторов (фиг.3, позиция 7) с нагретым до необходимой температуры катализатором для получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов из молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред (блок получения атомарного водорода и/или легких радикалов), затем в реактор-процессор (фиг.3, позиция 2), где осуществляют непосредственное взаимодействие активного атомарного водорода и/или легких радикалов с непредельными радикалами, образующимися в результате деструкции макромолекул сырья. В результате реакции открытые связи радикалов деструкции сырья насыщаются атомарным водородом и/или легкими радикалами и образуются насыщенные легкие углеводороды, которые являются хорошим сырьем для приготовления моторного топлива и продуктов нефтехимии. После реактора-процессора прореагировавшее сырье направляют в блокочистки (фиг.3, позиция 4) и далее (при необходимости, после охлаждения и конденсации) для получения товарных продуктов. Частично прореагировавшее твердое углеводородное сырье, которое выводят из зоны реакции, направляют в блоки очистки и сортировки (фиг.3, позиция 5), очищенное и отсортированное непрореагировавшее сырье возвращают в зону реакции (при необходимости после размельчения), туда же вводят и свежее твердое углеводородное сырье после блока мелкодисперсного размельчения. Непрореагировавшие водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, выводят из реактора-процессора, при необходимости очищают от вредных примесей и возвращают в начало процесса на повторную переработку.If you use a scheme in which the catalyst is not in contact with the feed, it is advisable to use the processing scheme shown in figure 3. Prepared raw materials are fed into the block of fine grinding of raw materials (figure 3, position 1), then to the processing reactor-processor, combined with the block of heating and / or cracking of raw materials (figure 3, position 2). Hydrogen or light hydrogen-containing media are fed into a heating unit (Fig. 3, position 3), then a reactor or reactor package (Fig. 3, position 7) with a catalyst heated to the required temperature to produce active atomic hydrogen and / or light radicals from molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media (unit for producing atomic hydrogen and / or light radicals), then to the reactor processor (Fig. 3, position 2), where direct interaction of active atomic hydrogen and / or light radicals with unsaturated rad icals formed as a result of destruction of raw macromolecules. As a result of the reaction, the open bonds of the radicals of degradation of the feed are saturated with atomic hydrogen and / or light radicals and saturated light hydrocarbons are formed, which are a good raw material for the preparation of motor fuel and petrochemical products. After the reactor-processor, the reacted raw materials are sent to block cleaners (Fig. 3, position 4) and then (if necessary, after cooling and condensation) to obtain marketable products. The partially reacted solid hydrocarbon feed, which is removed from the reaction zone, is sent to the purification and sorting units (Fig. 3, position 5), the purified and sorted unreacted feed is returned to the reaction zone (if necessary after grinding), and fresh solid hydrocarbon feed is also introduced there. raw materials after a block of fine grinding. Unreacted hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen are removed from the reactor processor, if necessary, cleaned of harmful impurities and returned to the beginning of the process for reprocessing.
Пример 1Example 1
В лабораторных условиях опыты проводились с использованием небольшого экспериментального реактора-процессора. Принципиальная схема реактора-процессора показана на фиг.4, на которой обозначено (в соответствие с едиными обозначениями на фиг.1-3): 2 - реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья; 7 - реактор или пакет реакторов с нагретым до необходимой температуры катализатором для получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов из молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред (блок получения атомарного водорода и/или легких радикалов). Исходное размельченное твердое углеводородное сырье помещают в реактор-процессор, который нагревают в муфельной печи (фиг.4, позиция 2). Объем реактора-процессора составляет 400 кубических сантиметров. Реактор-процессор оснащен термопарами для измерения температуры и датчиком для измерения давления. В нижней части его корпуса расположен встроенный реактор с катализатором (блок получения атомарного водорода и/или легких радикалов). Нагрев катализатора в реакторе с катализатором, а также водорода и/или легких водородсодержащих сред также производится в муфельной печи в подводящих трубопроводах и самом реакторе с катализатором. В данных опытах температура сырья была преимущественно 400-600°С и выше, давление в реакторе-процессоре до 1 МПа. В присутствии химически активных атомарного водорода и/или активных легких радикалов деструкция твердого углеводородного сырья происходит интенсивнее и при меньших температурах. Пропан - бутановую смесь из баллона подают (при большем давлении, чем давление в реакторе-процессоре) в реактор с катализатором (фиг.4, позиция 7) с засыпанным в него никелевым, молибденовым или платиновым катализатором (в виде гранул диаметром до 1 миллиметра). Пропан-бутановая смесь и реактор с катализатором нагреваются в данном варианте до необходимой температуры за счет тепла нагретого сырья. Реактор с катализатором устроен в виде плоского цилиндра, в который засыпан катализатор, установленного горизонтально в поперечном сечении в нижней части реактора-процессора, с подводящим водород патрубком-коллектором для распределения водородсодержащих сред по поперечному сечению реактора с катализатором и распределенными по всей верхней плоскости реактора отверстиями диаметром 0,1 миллиметра для распределения получаемого атомарного водорода и/или легких радикалов по поперечному сечению реактора-процессора. Конструкция реактора с катализатором может быть двусторонняя, шарообразная и т.д., принципиального значения это не имеет. Образующийся в реакторе с катализатором атомарный водород и/или легкие радикалы распределяются по всему сечению реактора-процессора и поступают непосредственно в зону деструкции исходного сырья, где происходит реакция насыщения открытых связей радикалов сырья. Легкие фракции реакции отводятся через верхний патрубок с вентилем из реактора-процессора, охлаждаются и анализируются. В качестве сырья использовался размельченный до размеров менее 0,01 миллиметра сланец с содержанием органической части примерно 90%. Выход светлых целевых газовых и легких фракций с температурой конца кипения до 350-360°С составил примерно 81% от массы загруженного в реактор-процессор твердого углеводородного сырья (сланца). В продуктах реакции присутствовал сероводород, однако не удалось определить его массовую долю. При многократной обработке (с возвратом непрореагировавшего сырья на повторную обработку) выход целевых фракций увеличится практически до 100%. При использовании водорода из баллона вместо пропан-бутановой смеси получены практически одинаковые результаты. Также можно использовать и другие легкие, обогащенные водородом продукты или фракции. Такой подход не является прообразом промышленного процесса, но позволяет легко продемонстрировать конкретную реализацию предлагаемой полезной модели.In laboratory conditions, experiments were carried out using a small experimental reactor processor. A schematic diagram of a reactor-processor is shown in figure 4, which indicates (in accordance with the uniform designations in figures 1-3): 2 - processing reactor-processor, combined with a block of heating and / or cracking of raw materials; 7 - a reactor or reactor pack with a catalyst heated to the required temperature to produce active atomic hydrogen and / or light radicals from molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media (unit for producing atomic hydrogen and / or light radicals). The initial crushed solid hydrocarbon feed is placed in a reactor processor, which is heated in a muffle furnace (figure 4, position 2). The volume of the reactor processor is 400 cubic centimeters. The reactor processor is equipped with thermocouples for measuring temperature and a sensor for measuring pressure. In the lower part of its body there is an integrated reactor with a catalyst (unit for producing atomic hydrogen and / or light radicals). The heating of the catalyst in a reactor with a catalyst, as well as hydrogen and / or light hydrogen-containing media, is also carried out in a muffle furnace in the supply pipes and the reactor itself with a catalyst. In these experiments, the temperature of the raw material was mainly 400-600 ° C and higher, the pressure in the reactor processor to 1 MPa. In the presence of chemically active atomic hydrogen and / or active light radicals, the destruction of solid hydrocarbon materials occurs more intensively and at lower temperatures. Propane - butane mixture from a cylinder is fed (at a higher pressure than the pressure in the reactor-processor) into a reactor with a catalyst (Fig. 4, position 7) with a nickel, molybdenum or platinum catalyst (in the form of granules with a diameter of up to 1 millimeter) embedded in it . The propane-butane mixture and the reactor with the catalyst are heated in this embodiment to the required temperature due to the heat of the heated feedstock. The reactor with the catalyst is arranged in the form of a flat cylinder into which the catalyst is placed, mounted horizontally in cross section at the bottom of the reactor processor, with a hydrogen supply pipe for the distribution of hydrogen-containing media over the cross section of the reactor with the catalyst and openings distributed throughout the upper plane of the reactor 0.1 mm in diameter for the distribution of the resulting atomic hydrogen and / or light radicals over the cross section of the reactor processor. The design of the reactor with the catalyst can be double-sided, spherical, etc., this is not of fundamental importance. Atomic hydrogen and / or light radicals formed in the reactor with the catalyst are distributed over the entire cross section of the reactor processor and enter directly into the destruction zone of the feedstock, where the saturation reaction of open bonds of the feedstock radicals takes place. Light reaction fractions are discharged through the upper pipe with a valve from the reactor processor, cooled and analyzed. Shale crushed to a size of less than 0.01 millimeters with an organic content of about 90% was used as raw material. The yield of light target gas and light fractions with a boiling point of up to 350-360 ° C amounted to approximately 81% of the mass of solid hydrocarbon feed (shale) loaded into the reactor processor. Hydrogen sulfide was present in the reaction products, but it was not possible to determine its mass fraction. With repeated processing (with the return of unreacted raw materials to reprocessing), the yield of the target fractions will increase to almost 100%. When using hydrogen from a cylinder instead of a propane-butane mixture, almost identical results were obtained. Other light hydrogen-rich products or fractions can also be used. This approach is not a prototype of the industrial process, but makes it easy to demonstrate the specific implementation of the proposed utility model.
Пример 2Example 2
В этом примере использовался тот же реактор-процессор, но в него загружали смесь сырья и катализатора в соотношении 10:1 (катализатор тот же, что и в примере 1). В реактор с катализатором катализатор не загружался, он использовался как коллектор для подачи в реактор-процессор легких водородсодержащих сред, обогащенных водородом. Принципиальная схема реактора-процессора показана на фиг.5, на которой обозначено (в соответствие с едиными обозначениями на фиг.1-4): 2 - реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья; 8 - коллектор для распределения молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред по сечению реактора-процессора. Смесь размельченного твердого углеводородного сырья и катализатора помещают в реактор-процессор, который нагревают в муфельной печи (фиг.5, позиция 2). Нагрев легких водородсодержащих сред также производится в муфельной печи в подводящих трубопроводах и коллекторе. В данных опытах температура сырья была также преимущественно 400-600°С и выше, давление в реакторе-процессоре до 1 МПа. В присутствии катализатора и химически активных атомарного водорода и/или активных легких радикалов, которые образуются в реакторе-процессоре под действием температуры и катализатора, деструкция твердого углеводородного сырья происходит интенсивнее и при меньших температурах. Пропан-бутановую смесь из баллона подают (при большем давлении, чем давление в реакторе-процессоре) в коллектор (фиг.5, позиция 8). Пропан-бутановая смесь нагревается в данном варианте до необходимой температуры за счет тепла нагретого сырья. Коллектор устроен в виде плоского цилиндра, установленного горизонтально в поперечном сечении в нижней части реактора-процессора, с подводящим водород патрубком для распределения водородсодержащих сред по поперечному сечению реактора-процессора и распределенными по всей верхней плоскости коллектора отверстиями диаметром 0,1 миллиметра. Образующийся в реакторе-процессоре атомарный водород и/или легкие радикалы распределены по всему сечению реактора-процессора и находятся непосредственно в зоне деструкции исходного сырья, где происходит реакция насыщения открытых связей радикалов сырья. Легкие фракции реакции отводятся через верхний патрубок с вентилем из реактора-процессора, охлаждаются и анализируются. В качестве сырья использовался размельченный до размеров менее 0,01 миллиметра сланец с содержанием органической части примерно 90%. Выход светлых целевых газовых и легких фракций с температурой конца кипения до 350-360°С составил примерно 78% от массы загруженного в реактор-процессор твердого углеводородного сырья (сланца). В продуктах реакции присутствовал сероводород, однако не удалось определить его массовую долю. При многократной обработке (с возвратом непрореагировавшего сырья на повторную обработку) выход целевых фракций увеличится практически до 100%. При использовании водорода из баллона вместо пропан-бутановой смеси получены практически одинаковые результаты. Также можно использовать и другие легкие, обогащенные водородом продукты или фракции. Такой подход не является прообразом промышленного процесса, но позволяет легко продемонстрировать конкретную реализацию предлагаемой полезной модели.In this example, the same reactor-processor was used, but a mixture of raw materials and a catalyst in the ratio of 10: 1 was loaded into it (the catalyst is the same as in example 1). The catalyst was not loaded into the reactor with the catalyst; it was used as a collector for supplying light hydrogen-containing media enriched in hydrogen to the reactor processor. A schematic diagram of a reactor-processor is shown in Fig. 5, which indicates (in accordance with the uniform notation in Figs. 1-4): 2 - a processing reactor-processor combined with a heating and / or cracking unit for raw materials; 8 - collector for the distribution of molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media over the cross section of the reactor processor. A mixture of crushed solid hydrocarbon feed and catalyst is placed in a reactor processor, which is heated in a muffle furnace (figure 5, position 2). Heating of light hydrogen-containing media is also carried out in a muffle furnace in the supply piping and manifold. In these experiments, the temperature of the feed was also mainly 400-600 ° C and above, the pressure in the reactor processor to 1 MPa. In the presence of a catalyst and chemically active atomic hydrogen and / or active light radicals, which are formed in the reactor processor under the influence of temperature and catalyst, the destruction of solid hydrocarbon materials occurs more intensively and at lower temperatures. The propane-butane mixture from the cylinder is fed (at a higher pressure than the pressure in the reactor processor) to the collector (figure 5, position 8). The propane-butane mixture is heated in this embodiment to the required temperature due to the heat of the heated feedstock. The collector is arranged in the form of a flat cylinder mounted horizontally in cross section at the bottom of the reactor processor, with a hydrogen supply pipe for distributing hydrogen-containing media over the cross section of the reactor processor and holes 0.1 mm in diameter distributed over the entire upper plane of the collector. Atomic hydrogen and / or light radicals formed in the reactor-processor are distributed over the entire cross section of the reactor-processor and are located directly in the destruction zone of the feedstock, where the saturation reaction of open bonds of the radicals of the feedstock takes place. Light reaction fractions are discharged through the upper pipe with a valve from the reactor processor, cooled and analyzed. Shale crushed to a size of less than 0.01 millimeters with an organic content of about 90% was used as raw material. The yield of light target gas and light fractions with a boiling point of up to 350-360 ° C amounted to approximately 78% of the mass of solid hydrocarbon feed (shale) loaded into the reactor processor. Hydrogen sulfide was present in the reaction products, but it was not possible to determine its mass fraction. With repeated processing (with the return of unreacted raw materials to reprocessing), the yield of the target fractions will increase to almost 100%. When using hydrogen from a cylinder instead of a propane-butane mixture, almost identical results were obtained. Other light hydrogen-rich products or fractions can also be used. This approach is not a prototype of the industrial process, but makes it easy to demonstrate the specific implementation of the proposed utility model.
Пример 3Example 3
В этом примере использовался тот же реактор-процессор. В реактор с катализатором катализатор не загружался, он использовался как коллектор для подачи в реактор-процессор легких водородсодержащих сред, обогащенных водородом. Принципиальная схема реактора-процессора показана на фиг.5, на которой обозначено (в соответствие с едиными обозначениями на фиг.1-4): 2 - реактор-процессор переработки, совмещенный с блоком нагрева и/или крекинга сырья; 8 - коллектор для распределения молекулярного водорода и/или легких водородсодержащих сред по сечению реактора-процессора. Размельченное твердое углеводородное сырье помещают в реактор-процессор, который нагревают в муфельной печи (фиг.5, позиция 2). Нагрев легких водородсодержащих сред также производится в муфельной печи в подводящих трубопроводах и коллекторе. В данных опытах температура сырья была преимущественно 700-900°С и выше, давление в реакторе-процессоре до 1 МПа. В присутствии химически активных атомарного водорода и/или активных легких радикалов, которые образуются в реакторе-процессоре под действием температуры, деструкция твердого углеводородного сырья происходит интенсивнее и при меньших температурах, чем только под действием температуры. Пропан - бутановую смесь из баллона подают (при большем давлении, чем давление в реакторе-процессоре) в коллектор (фиг.5, позиция 8). Пропан - бутановая смесь нагревается в данном варианте до необходимой температуры за счет тепла нагретого сырья. Коллектор устроен в виде плоского цилиндра, установленного горизонтально в поперечном сечении в нижней части реактора-процессора, с подводящим водород патрубком для распределения водородсодержащих сред по поперечному сечению реактора-процессора и распределенными по всей верхней плоскости коллектора отверстиями диаметром 0,1 миллиметра. Образующийся в реакторе-процессоре атомарный водород и/или легкие радикалы распределены по всему сечению реактора-процессора и находятся непосредственно в зоне деструкции исходного сырья, где происходит реакция насыщения открытых связей радикалов сырья. Легкие фракции реакции отводятся через верхний патрубок с вентилем из реактора-процессора, охлаждаются и анализируются. В качестве сырья также использовался размельченный до размеров менее 0,01 миллиметра сланец с содержанием органической части примерно 90%. Выход светлых целевых газовых и легких фракций с температурой конца кипения до 350-360°С составил примерно 54% от массы загруженного в реактор-процессор твердого углеводородного сырья (сланца). В продуктах реакции присутствовал сероводород, однако не удалось определить его массовую долю. При многократной обработке (с возвратом непрореагировавшего сырья на повторную обработку) выход целевых фракций увеличится практически до 100%. При использовании водорода из баллона вместо пропан-бутановой смеси получены практически одинаковые результаты. Также можно использовать и другие легкие, обогащенные водородом продукты или фракции. Такой подход не является прообразом промышленного процесса, но позволяет легко продемонстрировать конкретную реализацию предлагаемой полезной модели.In this example, the same reactor processor was used. The catalyst was not loaded into the reactor with the catalyst; it was used as a collector for supplying light hydrogen-containing media enriched in hydrogen to the reactor processor. A schematic diagram of a reactor-processor is shown in Fig. 5, which indicates (in accordance with the uniform notation in Figs. 1-4): 2 - a processing reactor-processor combined with a heating and / or cracking unit for raw materials; 8 - collector for the distribution of molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media over the cross section of the reactor processor. The crushed solid hydrocarbon feed is placed in a reactor processor, which is heated in a muffle furnace (figure 5, position 2). Heating of light hydrogen-containing media is also carried out in a muffle furnace in the supply piping and manifold. In these experiments, the temperature of the raw material was mainly 700-900 ° C and higher, the pressure in the reactor processor to 1 MPa. In the presence of reactive atomic hydrogen and / or active light radicals, which are formed in the reactor processor under the influence of temperature, the destruction of solid hydrocarbon materials occurs more intensively and at lower temperatures than only under the influence of temperature. Propane - butane mixture from the cylinder is fed (at a higher pressure than the pressure in the reactor processor) into the collector (figure 5, position 8). Propane - butane mixture is heated in this embodiment to the required temperature due to the heat of the heated raw materials. The collector is arranged in the form of a flat cylinder mounted horizontally in cross section at the bottom of the reactor processor, with a hydrogen supply pipe for distributing hydrogen-containing media over the cross section of the reactor processor and holes 0.1 mm in diameter distributed over the entire upper plane of the collector. Atomic hydrogen and / or light radicals formed in the reactor-processor are distributed over the entire cross section of the reactor-processor and are located directly in the destruction zone of the feedstock, where the saturation reaction of open bonds of the radicals of the feedstock takes place. Light reaction fractions are discharged through the upper pipe with a valve from the reactor processor, cooled and analyzed. Shale, crushed to sizes less than 0.01 mm, with an organic content of about 90% was also used as raw material. The yield of light target gas and light fractions with a boiling point of up to 350-360 ° C was approximately 54% of the mass of solid hydrocarbon feed (shale) loaded into the reactor processor. Hydrogen sulfide was present in the reaction products, but it was not possible to determine its mass fraction. With repeated processing (with the return of unreacted raw materials to reprocessing), the yield of the target fractions will increase to almost 100%. When using hydrogen from a cylinder instead of a propane-butane mixture, almost identical results were obtained. Other light hydrogen-rich products or fractions can also be used. This approach is not a prototype of the industrial process, but makes it easy to demonstrate the specific implementation of the proposed utility model.
При осуществлении всех опытов реактор-процессор был присоединен к устройству, осуществляющему вибрацию реактора-процессора для предотвращения слипания гранул размельченного сырья.In all the experiments, the reactor-processor was connected to a device that vibrates the reactor-processor to prevent adhesion of granules of crushed raw materials.
Таким образом, технический результат применения полезной модели - снижение стоимости процесса (эксплуатационных и капитальных затрат) за счет уменьшения температуры процесса и/или уменьшения или предотвращения коксования и отравления катализатора процесса сырьем и его примесями достигается за счет того, что деструкцию сырья производят при его нагреве в присутствии активного атомарного водорода и/или легких углеводородных радикалов. Процесс деструкции твердого углеводородного сырья интенсифицируется и температура процесса снижается. Кроме того, процесс организован так, что сырье и катализатор не контактируют, поэтому происходит уменьшение или предотвращение коксования и отравления катализатора, что также приводит к снижению стоимости процесса.Thus, the technical result of applying the utility model is to reduce the cost of the process (operating and capital costs) by reducing the process temperature and / or reducing or preventing coking and poisoning of the process catalyst with raw materials and its impurities due to the fact that the destruction of the raw materials is carried out when it is heated in the presence of active atomic hydrogen and / or light hydrocarbon radicals. The process of destruction of solid hydrocarbons is intensified and the temperature of the process decreases. In addition, the process is organized so that the feed and the catalyst do not contact, therefore, there is a reduction or prevention of coking and poisoning of the catalyst, which also leads to a decrease in the cost of the process.
Практически 100% глубины переработки (считается по выходу легких целевых фракций и продуктов) можно достичь по данной полезной модели за счет повторной обработки сырья.Almost 100% of the processing depth (calculated by the yield of light target fractions and products) can be achieved by this utility model due to the reprocessing of raw materials.
Предлагаемая установка проста в эксплуатации и не требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат.The proposed installation is easy to operate and does not require large capital and operating costs.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009124559/22U RU89523U1 (en) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | INSTALLATION OF PROCESSING OF SOLID HYDROCARBON RAW MATERIALS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009124559/22U RU89523U1 (en) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | INSTALLATION OF PROCESSING OF SOLID HYDROCARBON RAW MATERIALS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU89523U1 true RU89523U1 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=41489995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009124559/22U RU89523U1 (en) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | INSTALLATION OF PROCESSING OF SOLID HYDROCARBON RAW MATERIALS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU89523U1 (en) |
-
2009
- 2009-06-26 RU RU2009124559/22U patent/RU89523U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dai et al. | Pyrolysis technology for plastic waste recycling: A state-of-the-art review | |
RU2636151C2 (en) | Conversion of heavy fossil hydrocarbons and modernization using radio frequency or microwave energy | |
US8344195B2 (en) | Process for producing fuel from plastic waste material by using dolomite catalyst | |
WO2006010330A1 (en) | A process for direct liquefaction of coal | |
JP2020514470A (en) | How to remove sulfur and metals from petroleum | |
Liang et al. | Mild catalytic depolymerization of low rank coals: a novel way to increase tar yield | |
Yuan et al. | Promoted catalysis of calcium on the hydrogasification reactivity of iron-loaded subbituminous coal | |
JP2007529574A (en) | Method and plant for converting waste material to liquid fuel | |
Yuan et al. | Effect of calcium additive on product yields in hydrogasification of nickel-loaded Chinese sub-bituminous coal | |
CN103974898A (en) | Gasification of heavy residue with solid catalyst from slurry hydrocracking process | |
JPH026853A (en) | Method for producing a catalyst for hydrogenation and method for hydrogenating conversion with use of the catalyst | |
Chang et al. | Production of aromatic hydrocarbons from catalytic pyrolysis of Huadian oil shale using ZSM-5 zeolites as catalyst | |
Tang et al. | Utilization of bifunctional catalyst for upgrading petroleum residue via cracking and gasification: Effect of catalysts | |
Li et al. | Experimental study on alkali catalytic gasification of oily sludge in supercritical water with a continuous reactor | |
Wang et al. | Production of light aromatics by co-pyrolysis of lignite and plastics: Effect of metal loaded HZSM-5 | |
Strizhakova et al. | Current trends in the pyrolysis of oil shale: A review | |
TW201502174A (en) | System and method for converting plastic/rubber to hydrocarbon fuel by thermo-catalytic process | |
RU89854U1 (en) | INSTALLATION OF PREPARATION AND DEEP PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
Duong-Viet et al. | Magnetic induction assisted pyrolysis of plastic waste to liquid hydrocarbons on carbon catalyst | |
WO2010085168A1 (en) | Method and plant for the preparation and deep conversion of hydrocarbon raw materials | |
RU89523U1 (en) | INSTALLATION OF PROCESSING OF SOLID HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
US2098400A (en) | Process for hydrogenating distillable carbonaceous materials | |
RU2376340C1 (en) | Method of crude hydrocarbon preparation for further advanced cracking | |
RU78793U1 (en) | SCHEME FOR PREPARATION AND IN-DEPTH PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
Akimov et al. | Thermocatalytic transformation of heavy residual feedstock in the presence of polyoxomolybdate compounds |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130627 |